In DC-24-V-Applikationen kommen viele Verbraucher mit unterschiedlichen Lastcharakteristiken zum Einsatz. Die Stromversorgung und der Überstromschutz muss darauf abgestimmt sein.

In DC-24-V-Applikationen kommen viele Verbraucher mit unterschiedlichen Lastcharakteristiken zum Einsatz. Die Stromversorgung und der Überstromschutz muss darauf abgestimmt sein.E-T-A

Um eine optimale Absicherungs- und Stromverteilungslösung zu erstellen, braucht das Konstruktionsteam alle Informationen rund um das Gesamtkonzept. Bei einer DC-24-V-Applikation lässt sich dieser Ablauf in vier Schritte unterteilen: Verbraucher und Lasten identifizieren, Spannungsversorgung definieren, Zulassungen/Normen/Richtlinien beachten und den selektiven Überstromschutz bei Überlast und Kurzschluss auslegen.

In DC-24-V-Applikationen kommen viele verschiedene Geräte mit unterschiedlichen Charakteristiken zum Einsatz. Diese Lasten unterscheiden sich durch ihre Funktion, den maximalen Betriebsstrom sowie das Ein- und Abschaltverhalten bei kapazitiven oder induktiven Lasten. Diese technischen Daten müssen bei der Planung bekannt sein und spielen eine wichtige Rolle bei der Dimensionierung. Eine genaue Funktionsbeschreibung und die exakten Leistungsdaten der Geräte finden sich in den meisten Fällen im Datenblatt. Eine Strom- oder Spannungsverlaufskurve stellt der Hersteller dagegen nur selten bereit. Es ist jedoch schwierig oder gar nicht möglich ohne diese Informationen ein Sicherungselement an die Last- oder Verbraucher-Gruppe anzupassen.

Um die DC-24-V-Verbraucher sicher betreiben zu können, wählt der Planer eine ausreichend dimensionierte Spannungsversorgung. Bei der Suche nach einer passenden Versorgungseinheit kann er zum Beispiel auf Trafos mit Gleichrichter oder primär getaktete Stromversorgungen zurückgreifen. In DC-24-V-Anwendungen trifft man oft auf die zuletzt genannten Schaltnetzteile mit Nennströmen von 10 bis 40 A.

Bei der Dimensionierung des Leistungsvermögens der Netzteile sollten für alle Betriebs- und Fehlerzustände auch immer ausreichende Leistungsreserven zur Verfügung stehen. Der Überlastfaktor eines Schaltnetzteiles liegt beim circa 1,5-fachen des Nennstromes. Wird diese Grenze bei Überlast oder Kurzschluss überschritten, regelt das Netzteil die Ausgangsspannung zum eigenen Schutz zurück. Dies muss der Planer bei der Auslegung der Überstromschutzeinrichtungen berücksichtigen.

Häufig müssen alle Einzelkomponenten eines DC-24-V-Konzepts diverse internationale Zulassungen erfüllen; zum Beispiel die CE-Kennzeichnung nach den harmonisierten Normen der EMV-, Maschinen- oder Niederspannungsrichtlinie, UL- und CSA-Zulassungen sowie Ex-Zulassungen nach UL- oder Atex-Richtlinie.

Als letzter Planungsabschnitt bei der Auslegung von DC-24-V-Systemen spielen der selektive Überstromschutz und die Auslegung von Absicherungskomponenten eine entscheidende Rolle. In der Praxis wird  häufig erst ganz am Ende der Hardwareplanung an eine durchgängige Absicherung gedacht. Um eine Fehlfunktion in Lasten und deren Zuleitungen generell im Griff zu haben, ist bei DC-24-V-Stromkreisen ein Schutzelement zwingend vorgeschrieben.

Die elektronischen Sicherungsautomaten mit aktiver Strombegrenzung unterstützen die einfache und sichere Planung des Überstromschutzes bei DC-24-V-Applikationen.

Die elektronischen Sicherungsautomaten mit aktiver Strombegrenzung unterstützen die einfache und sichere Planung des Überstromschutzes bei DC-24-V-Applikationen.E-T-A

Mit aktiver Strombegrenzung schützen

Eine Möglichkeit vor Überstrom zu schützen, sind elektronische Sicherungsautomaten mit aktiver Strombegrenzung. Dabei wird der Überlaststrom sowohl beim Einschalten als auch vor dem Abschalten aktiv begrenzt. Die elektronischen Sicherungsautomaten vom Typ ESX10 und ESX10-T mit aktiver Strombegrenzung unterstützen die einfache Planung des Überstromschutzes bei DC-24-V-Applikationen. Die Abschalt-Charakteristiken der Geräte vereint die Leitungsschutzschalter-Kennlinien A, B, C und D. Bei Überlast schaltet das Gerät ab dem 1,1-fachen des Nennstromes nach spätestens 3 s ab.

Die Strombegrenzung bewirkt im Kurzschlussfall, dass maximal der 1,8-fache Nennstrom fließen kann. Dies wiederum ermöglicht eine planbare, selektive Absicherung aller typischen DC-24-V-Verbraucher, egal welche Versorgungseinheit die Anwendung speist. Von Schaltnetzteilen versorgte Anwendungen lassen sich einfach betreiben und absichern, denn ein Überlasten des Netzteils bei Kurzschluss ist durch den Begrenzungsfaktor der Sicherungsautomaten ausgeschlossen. Alle weiteren, nicht vom Überstrom-Fehler betroffenen, Verbraucher laufen unbeeinflusst weiter. Auch Trafonetzteile und batteriebetriebene Anwendungen bis zu einem maximalen Einspeisestrom von 800 A lassen sich damit bedienen.

Um leistungsstarke Verbraucher wie Motoren oder DC-24-V-Industrie-PCs einschalten zu können, wird der benötigte Strom für mindestens 100 ms zur Verfügung gestellt. Bis zu diesem Zeitpunkt toleriert das Schutzelement erhöhte Anlaufströme, zum Beispiel durch im Verbraucher integrierte Eingangskondensatoren, ohne Abschaltung. Bei den Sicherungsautomaten kann dadurch eine zusätzliche Kennlinieneinstellung entfallen. Das Gerät reagiert immer so schnell wie nötig auf alle Überstromfälle. Mit den festen Nennstromstärken von 0,5 bis 12 A und weiteren einstellbaren Varianten lassen sich auch empfindliche Lasten und deren Zuleitungen absichern.

Der 12,5 mm breite, auf der Hutschiene montierbare Sicherungsautomat ist einkanalig ausgeführt. Außerdem gibt es unterschiedliche Signalisierungs- und Steuermöglichkeiten. Überstrommeldungen lassen sich über Relais (Schließer- und Öffnerkontakt) oder Statusausgänge an die übergeordnete Steuerung weiterleiten. Von einer SPS können zusätzlich Steuerbefehle wie Remote On/Off oder Reset übertragen werden. Mit diversen Strom- und Signalschienen lassen sich aus dem modularen Gerät mehrkanalige Lösungen aufbauen und verschiedene Signalisierungsarten wie Einzel- oder Sammelalarme konfigurieren. Außerdem ist eine Minus- Lastrückführung direkt zum Modul möglich. Dadurch kann der Planer eine Unterverteilung direkt am elektronischen Sicherungsautomaten realisieren. Das spart Zeit und Kosten.

Neben der üblichen CE-Konformität erfüllt das Gerät auch die UL2367 (Special-purpose Solid-state Overcurrent Protector), UL508 (Industrial Control Equipment), UL1604 (Class Ι, Division 2, Groups A, B, C, D), CSA C22.2 No: 213 (Class Ι, Division 2) sowie die IEC/EN 60079-0 und die IEC/EN 60079-15 Zündschutzart ‘n‘ mit der Gerätekennzeichnung Ex II 3G Ex nA II B T4 Ge X. Damit eignen sich die Geräte für die Atex-Ex-Zone 2. Somit sind die Sicherungsautomaten für fast alle DC-24-V-Anwendungen geeignet.

Tobias Prem

Applikationsspezialist in der Sparte Industrie, Energie & Equipment bei der E-T-A GmbH in Altdorf.

(mf)

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